p型SiC外延晶片及其制造方法技术

提供一种p型SiC外延晶片的制造方法，具有设定原料气体中的C元素与Si元素的比率即投入原料C/Si比的工序；以及在上述原料气体、分子内包含Cl的Cl系气体以及分子内包含Al和C的掺杂剂气体存在的成膜气氛下在基板上形成p型SiC外延膜而得到Al掺杂剂浓度为1×10

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】p型SiC外延晶片及其制造方法
本专利技术涉及p型SiC外延晶片及其制造方法。本申请基于2016年12月28日在日本提出的专利申请2016-255541号要求优先权，并将其内容援引于此。
技术介绍
碳化硅(SiC)的绝缘击穿电场比硅(Si)大1个数量级，带隙比硅(Si)大3倍。另外，碳化硅(SiC)的导热率比硅(Si)高3倍左右。因此，碳化硅(SiC)被期待应用于功率器件、高频器件、高温运作器件等中。为了使用SiC来制作器件，需要添加控制电特性的掺杂剂。已知有作为n型掺杂剂的氮和磷、作为p型掺杂剂的铝和硼等。进行了将这些掺杂剂高浓度地掺杂于外延膜中来降低外延膜电阻的尝试。对于掺杂有n型掺杂剂的n型SiC外延膜，进行了大量研究。与此相对，对于掺杂有p型掺杂剂的p型SiC外延膜并未进行充分的研究而仅为作出在实验室水平上的报告的程度。例如，在非专利文献1和非专利文献2中记载了能够使用作为原料气体的硅烷和丙烷、作为掺杂剂气体的三甲基铝(TMA)来制作p型SiC外延膜。难以使用铝进行高浓度地掺杂。因此，为了使用铝进行高浓度地掺杂，在专利文献1中采用同时掺杂氮的共掺杂的做法。另一方面，在SiC外延生长中，因微小颗粒而引起的三角缺陷的产生构成问题。因此，要求降低缺陷的产生。在SiC外延生长中，若为了增大生长速度而提升Si原料气体的供给量，则容易产生因Si凝聚引起的缺陷。为了防止该缺陷的产生，一般进行的是利用包含Cl的气体。在非专利文献3中记载了为了得到高品质外延膜而使用分子中包含Cl的Cl系气体的方法。作为包含Cl的气体，除如HCl那样的不包含Si的气体以外，还使用如氯硅烷那样的包含Si的气体。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-187113号公报非专利文献非专利文献1：MarcinZielinskietal.,Mat.Sci.ForumVol.858,pp137-142.非专利文献2：N.NordellandA.Schoner.JournalofElectronicMaterials,Vol26,No.3,1997,p187-192.非专利文献3：HenrikPedersenetal.,Chem.Rev.2012,112,2434-2453.
技术实现思路
在近年来的SiC器件的开发中，为了得到低电阻的外延膜，要求被高浓度地掺杂的p型外延晶片。然而，在如专利文献1那样的共掺杂的方法中，导致高浓度地包含对迁移率造成影响的n型杂质，这并非典型。另外，在高浓度地掺杂Al的情况下，需要增加包含Al的掺杂气体的流量。在该情况下，若将为了制作高品质的外延膜而使用的Cl系气体与包含Al的p型的掺杂剂气体一起使用，则生成挥发性高的氯化铝而导致Al和Cl被消耗。其结果存在以下问题：在外延膜中取入Al的取入效率降低，若供给大量掺杂剂气体，则缺陷增加，导致外延膜非镜面化。因此，难以在浓度为1×1018cm-3以上的高掺杂p型SiC外延晶片的制造中使用Cl系气体。另外，非专利文献1和非专利文献2为在实验室水平上的研究，为了应用于实际生产现场，需要进一步提高掺杂剂浓度的面内均匀性。即，要求高浓度且掺杂剂浓度的面内均匀性高的p型SiC外延晶片的制造方法。本专利技术是鉴于上述问题而完成的，其目的在于得到缺陷少、高品质、1×1018cm-3以上的高浓度且掺杂剂浓度的面内均匀性高的p型SiC外延晶片及其制造方法。本专利技术人等进行了深入研究，结果发现导致外延膜非镜面化的原因在于：因投入大量的掺杂剂气体而变得不能忽略掺杂剂气体中所含的C元素，使实效性地有助于成膜的实效性C/Si比变高。为了解决上述课题，本专利技术提供以下的第1方式的制造方法。(1)第1方式涉及的p型SiC外延晶片的制造方法，是Al掺杂剂浓度为1×1018cm-3以上的p型SiC外延晶片的制造方法，该制造方法具有：设定原料气体中的C元素与Si元素的比率即投入原料C/Si比的工序；以及在上述原料气体、分子内包含Cl的Cl系气体以及分子内包含Al和C的掺杂剂气体存在的成膜气氛下，在基板上形成p型SiC外延膜，得到Al掺杂剂浓度为1×1018cm-3以上的p型SiC外延晶片的工序，该制造方法还具有子工序，上述子工序中，基于包含上述掺杂剂气体所含的C元素的成膜气氛中的C元素与Si元素的比率即总气体C/Si比，来设定上述投入原料C/Si比，上述投入原料C/Si比与上述总气体C/Si比不同，上述投入原料C/Si比为0.8以下。本专利技术第1方式的方法优选包含以下的(2)～(9)的特征。再者，这些特征还优选根据需要进行相互组合。(2)上述总气体C/Si比优选为1.0以上。(3)上述总气体C/Si比更优选为1.0以上且2.1以下。(4)上述分子内包含Cl的Cl系气体优选包含HCl。(5)在上述原料气体中，Si系原料气体的分子内优选包含Cl。(6)上述分子内包含Al和C的掺杂剂气体优选为三甲基铝。(7)优选为上述成膜气氛中的C元素的10％以上来自于上述掺杂剂气体的构成。(8)还优选为上述原料气体不包含C元素的构成。本专利技术第2方式为以下的p型SiC外延晶片。(9)一种p型SiC外延晶片，掺杂剂浓度为1×1018cm-3以上，掺杂剂浓度的面内均匀性为25％以下。本专利技术第2方式的晶片优选包含以下的(10)～(12)的特征。再者，这些特征还优选根据需要进行相互组合。(10)上述p型SiC外延晶片的直径优选为6英寸以上。(11)优选的是上述方式涉及的p型SiC外延晶片的直径小于6英寸、掺杂剂浓度的面内均匀性为10％以下。(12)还优选在上述p型SiC外延晶片中，三角缺陷密度为0.1cm-2以下。根据第1方式的SiC外延晶片的制造方法，能够得到浓度高且掺杂剂浓度的面内均匀性高的p型SiC外延晶片。另外，第2方式的SiC外延晶片的电阻低、且面内均匀性高，因此能够均质地大量制作各种器件。附图说明图1示出使用二次离子质谱分析法(SIMS)从层叠面朝向厚度方向测定实施例1～3中制作的p型SiC外延晶片的作为掺杂剂的铝的掺杂剂浓度的结果。图2为表示外延膜中的铝浓度相对于掺杂剂气体的投入量的变化的坐标图。图3为表示实施例1和实施例4中制作的p型SiC外延晶片的掺杂剂浓度的面内均匀性的坐标图。图4示出实施例1中制作的6英寸p型SiC外延晶片的三角缺陷的分布。具体实施方式以下，对本专利技术的优选例进行说明。在以下说明中所例示的条件、物质等为本专利技术的一例，本专利技术并不受它们的限定，能够在不变更其主旨的范围适当变更后再实施。(p型SiC外延晶片的制造方法)本实施方式涉及的p型SiC外延晶片的制造方法是Al掺杂剂浓度为1×1018cm-3以上的p型SiC外延晶片的制造方法。该p型SiC外延晶片的制造方法具有：设定原料气体中的C元素与Si元素的比率即投入原料C/Si比的工序；以及在原料气体、分子内包含Cl的Cl系气体以及分子内包含Al和C的掺杂剂气体存在的气氛下，在基板上形成p型SiC外延膜的工序。若进行更具体地说明，则本实施方式的制造方法是使用原料气体、分子内包含Cl的Cl系气体以及分子内包含Al和C的掺杂剂气体，在供给这些气体的成膜气氛下，制造Al掺杂剂浓度为1×1018cm-3以上的p型SiC外延晶片的制造方法，投入原料C/Si比与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种p型SiC外延晶片的制造方法，是Al掺杂剂浓度为1×10

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.28 JP 2016-2555411.一种p型SiC外延晶片的制造方法，是Al掺杂剂浓度为1×1018cm-3以上的p型SiC外延晶片的制造方法，该制造方法具有：设定原料气体中的C元素与Si元素的比率即投入原料C/Si比的工序；以及在所述原料气体、分子内包含Cl的Cl系气体以及分子内包含Al和C的掺杂剂气体存在的成膜气氛下，在基板上形成p型SiC外延膜，得到Al掺杂剂浓度为1×1018cm-3以上的p型SiC外延晶片的工序，该制造方法还具有子工序，所述子工序中，基于包含所述掺杂剂气体所含的C元素的所述成膜气氛中的C元素与Si元素的比率即总气体C/Si比，来设定所述投入原料C/Si比，所述投入原料C/Si比与所述总气体C/Si比不同，所述投入原料C/Si比为0.8以下。2.根据权利要求1所述的p型SiC外延晶片的制造方法，所述总气体C/Si比为1.0以上。3.根据权利要求1所述的p型SiC外延晶片的制造方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：石桥直人，深田启介，坂东章，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP